Цифровой двоичный коррелометр Советский патент 1981 года по МПК G06F17/15 

(54) ЦИФРОВОЙ ДВОИЧНЫЙ КОРРЕЛОМЕТР

Изобретение относится к устройствам обработки информации и предназначено для определения взаимокорреляционной функции случайньох сигналов и может быть использовано для помехоустойчивого измерения параметров радиолокационных сигналов, а также в системах связи и автоматики. Известно устройство, позволяющее получать корреляционные функции сигналов с помощью преобразования Фурье Уолша, содержащее генераторы функции Уолша, блоки умножения и блоки интег рирования, с помощью которых осуществляется спектральное преобразовани Фурье-Уолша и вычисляются значения корреляционной функции. Эти узды име ют сравнительно простую структуру и реализация каждого из них средствами аналоговой и/или цифровой техники не вызывает затруднений 1. Однако структура всего устройства достаточно сложная за счет необходимости множества промежуточных операций, для которых требуются соответствующие блоки. Наиболее близким к предлагаемому является устройство, позволяющее получать корреляционные функции стацио нарных эргодических случайных процессов. Устройство содержит сумматор, блок управления, подключенный ко входу генератора функций Уолша, выходы которого подключены к первым входам первого и второго блоков умножений, вторые входы которых являются соответственно первым и вторым входами коррелятора, выходы блоков умножения через соответствующие блоки интегрирования подключены ко входам первого и второго блоков памяти, второй генератор функций Уолша,выходы которого подключены к первому входу четвертого блока умножения, второй,вход которого соединен с выходом третьего блока умножения,входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго блоков памяти, выходы четвертого блока умнож-ения соединены со входами сумматора. Два первых блока умножения и соответствующие им блоки интегрирования представляют собой два функциональных узла, осуществляющие спектральное преобразование Фурье-Уолша и формирующие на выходах соответствующих интеграторов коэффициенты разложения случайных сигналов в ортогональном базисе Фурье-Уолша Г2 3 Недостатком устройства является его сложность. . Следует отметить, что получение коэффициентов разложения может быть осуществлено по алгоритму, отличающемусй от применяемого в известном в частности, по алгори му быстрого преобразования ФурьеУолша, для реализации которого требу ются другие блоки, соединенные особым способом. Кроме того, коэффициенты разложения можно получать с помощью средств цифровой техники, Где операции умножения и интегрирова ни-я заменяются операциями сложения.. Поэтому целесообразно блоки умножения и интегрирования, с помощью которых осуществляется получения коэффициентов разложения в ортогональном базисе Уолша, выделить в единые функциональные блоки - блоки пре образования Фурье-Уолша. I Цель изобретения - упрощение кон струкции, устройства, . Указанная цель достигается тем, что в цифровой двоичный коррелометр содержащий генератор Функций Уолша, выход которого соединен с первыми входами преобразователей Фурье-Уолш второй вход первого из которых явля ется первым входом коррелометра, ВЫХОДЫ преобразователей Фурье-Уолша подключены соответственно к информа ционным входам первого и второго блоков памяти, выходы которых соеди нены соответственно с первым и вторым в ходами блока умножения, управляющие входы блоков памяти и генера тора функций Уолша соединены соответственно о первым и вторым выхода . ми блока управления, введен коммутатор, первый вход которого является вторым входом коррелометра, второй вход подключен к выходу блока умножения, третий вход коммутатора подключен к третьему выходу блока управления, а выход коммутатора сое динен со BTOpbiM входом второго преобразователя Фурье-Уолша. . На чертеже представлена функциональная схема цифрового двоичного коррелометра. Устройство содержит генератор 1 функций Уолша, два преобразователя 2 и 3 Фурье-Уолша (в известном устройстве преобразование ФурьеУолша осуществляют два первых блок умножения и соединенные с ними инте раторы), первые входы которых соеди нены с выходами генератора функций Уолша, второй вход одного из них является первым входом устройства, два блока 4 и 5 памяти, соединенные соответственно с выходами преобразо вателей 2 и 3, блок 6 умножения, вх ды которого соединены с одноименными выходами блоков 4 и 5 памяти, коммутатор 7, первый вход которого вляется вторым входом устройства, торой вход коммутатора соединен с ыходом блока 6 умножения, а выход оединен со вторым входом второго реобразователя 3 Фурье-Уолша, блок управления, соединенный с генераором 1 функций Уолша, блоками 4 и 5 амяти и коммутатором 7 и осущетвляющий их взаимодействие, и выход оррелометра, являющийся выходом лока 5 памяти. Блок 8 управления содержит генератор 9 синхронизирующих импульсов, выход которого соединен со входом генератора 1 Уолша, счетчик 10, вход которого соединен с выходом генератора 9, а выходы разрядов счетчика подключены к управляющим входам коммутатора 7, а также к управляющим входам 4 и 5 памяти и триггер 11 формирования сигнала конца работы, вход которого соединен с выходом переполнения счетчика 10, а нулевой выход триггера соединен со входом запуска генератора 1 Уолша.. Коррелометр работает следующим образом. По сигналу начала работы счетчик 10 и триггер 11 устанавливаются в нулевое состояние, при котором коммутатор 7 подключает к блоку 3 входной сигнал у (t ),а с нулевого выхода триггера 11 сигнал запуска поступает на генератор 1, который запускаясь этим сигналом, вырабатывает функции Уолша, которые поступают на первые входы преобразователя 2 и 3 Фурье-Уолша. Работа генератора 1 синхронизируется импульсами, поступающими с выхода генератора 9, а количество этих импульсов подсчитывается счетчиком 10.. Код в счетчике 10 соответствует временному интервалу генерирования функций Уолша генератором 1. В течение времени, соответствующему интервалу ортогональности,на которюм осуществляется преобразование ФурьеУолша, коммутатор 7 подключает ко второму входу преобразователя те входы коммутатора, :на которые поступает сигнал y{t). На первый вход преобразователя 2 поступает входной сигнал x(t). Преобразователи 2 и 3 реализованы на схемах цифровой :техники, поэтому в них операции умножения и интегрирования згиленены более простыми операциями сложения. На выходах преобразователей 2 и 3 формируются коэффициенты разложения а и Ь входных сигналов в базисе функций Уолша (t) -112 м . --//аи-- a.N S x(t)w.(t:i{i) )). t-o Суммирование no аргументу производится на интервале ортогональноети, соответствующем прохождению п синхроимпульсов на вход счетчика 1 По окончанию интервала ортогональности генератор 1 оказывается в ис ходном состоянии и готов к формированию нового цикла функций Уолша К этому моменту времени формирован коэффициентов разложения завершено и их значения по сигналу от блока управления записываются в блоки 4 5 памяти, откуда далее поступают н первые и вторые входы соответствен блока б умножения, где формируются коэффициенты разложения взаимокорреляционной функции этих сигналов . Запись коэффициентов а, Ц в б ки 4 и 5 памяти и формирование хот .бы первого коэффициента разложения корреляционной функции К® , производится по одному синхроимпул |су. Далее генератор 1 начинает фор мировать новый цикл функций Уолша, а коммутатор 7 подключает по. сигна лам управления от счетчика 1о ко второму входу преобразователя 3 значения коэффициентов К, которые формируются или сразу после записи коэффициентов а , Ь,; в блоки 4 и 5 памяти или же по мере поступления синхроимпульсов. По аналогии с выражением (1) в преобразователе 3 осуществляется операция K®№).iO(2) 1iO 1 где i - аргумент, по которому производится суммирование и т кущее значение которого со ответствует коду счетчика С - номер функции Уолша. Известно, что система функций Уолша на интервале ортогональности симметрическая, то есть переменные i, Т в обозначении W(i) равнопра ны и их можно менять местами. Поэт му выражение можно записать также следующим образом x(t}-N sK®v..(c; (3) ito 1 Из выражения (3) видно, что rfa данном этапе в преобразователе 3 осуществляется операция получения корреляционной функции по коэффициентам разложения К в ортогональ :ном базисе функций Уолша. Момент окончания формирования значений К® (-с) и окончания работы, устройстваопределяется моментом переполнения счетчика 10, что соответствует завершению формирования цикла функций w(i). По сигналу переполнения триггер 11 окончания работы опрокидывается, сигнал с нулевого выхода триггера 11 блокирует работу генератора 1. По этому сигналу значения К® (ф переписываются в блок 5 памяти и могут быть введены на- внешние регистрирующие устройства. В связи с введением в схему устройства нового блока - коммутатора, образовалась новая связь этого блока с блоком управления. В связи с введенными изменениями блок управления не усложнился, так как генератор 9 импульсов, счетчик 10 и триггер 11 являются узлами, осуществлякяцими необходимые функции блока управления и наличие которых обязательно для любого варианта блока управления; с помощью генератора 9осуществляется синхронизация работы генератора функций Уолша,счетчик 10определяет интервал ортогональности функций Уолша, триггер 11 осуществлярт запуск генератора функций Уолша и определяет момент окончания работы устройства. По сравнению с известным конструкция предлагаемого устройства проще, так как она не содержит сложных блоков - второго генератора функций Уолша, четвертого блока умножения и соединенного с ним сумматора . . Предлагаемый цифровой двоичный коррелометр, сочетая в себе простоту аппаратурной реализации с достаточно высокой точностью работы, может найти широкое применение в измерительной технике и в системах связи и автоматики. Формула изобретения Цифровой двоичный коррелометр, содержащий генератор функций уолша, вых.од которого соединен с первыми входами преобразов.ателеп Фурье-Уолша, второй вход первого из которых является первым входом коррелометра, выходы преобразователей Фурье-Уолша подключены соответственно к информационным входам первого и второго блоков памяти, выходы которых соединены соответственно с первыми и вторыми входами блока умножения, управляющие входы блоков памяти и генератора функций Уолша соединены оответственно с первым и вторым ыходами блока управления, отлиающийся тем, что, с целью прощения, в коррелометр введен комутатор, первый вход которого являтся вторым входом коррелометра, торой вход подключен к выходу блока множения, третий вход коммутатора одключен к третьему выходу блока правления, а выход коммутатора соеинен со вторым входом второго пребразователя Фурье-Уолша.

Источники информации, принятые .во внимание при экспертизе

2. Авторское свидетельство СССР №557385, кл. G Об G 7/19, 1976.